Los científicos que estudian los suelos están trabajando arduamente para ayudarnos a comprender lo que sucede debajo de nuestros pies. Parece que algo de lo que está sucediendo es muy parecido a lo que sucede en la superficie, solo que en una escala microscópica, con depredadores cazando y comiendo presas. Si bien conocemos estas interacciones, ahora sabemos que es parte de la pieza del rompecabezas que describe cómo se mueve el carbono a través del suelo. Gracias a Kate Petersen del Centro para la Ciencia y la Sociedad de los Ecosistemas de la NAU por este interesante artículo.
Las bacterias depredadoras, bacterias que comen otras bacterias, crecen más rápido y consumen más recursos que los no depredadores en el mismo suelo, según un nuevo estudio de la Universidad del Norte de Arizona. Estos depredadores activos, que usan un comportamiento similar al de una manada de lobos, enzimas y "colmillos" del citoesqueleto para cazar y darse un festín con otras bacterias, ejercen un poder importante para determinar dónde van los nutrientes del suelo . Los resultados del estudio, publicados esta semana en la revista mBio , muestran que la depredación es una dinámica importante en el ámbito microbiano silvestre y sugieren que estos depredadores desempeñan un papel importante en la forma en que los elementos se almacenan o liberan del suelo.
Como cualquier otra forma de vida en la Tierra, las bacterias pertenecen a redes alimentarias intrincadas en las que los organismos están conectados entre sí por lo que consumen y cómo. En las macroredes, los ecologistas saben desde hace mucho tiempo que cuando se agregan recursos como pasto y arbustos a los niveles más bajos de la red, los depredadores en la parte superior, como los lobos, a menudo se benefician. El equipo de investigación, dirigido por Bruce Hungate y otros investigadores de la Universidad del Norte de Arizona y el Laboratorio Lawrence Livermore, querían probar si lo mismo era cierto en las redes alimenticias microbianas que se encuentran en el suelo silvestre.
"Sabíamos que la depredación juega un papel en el mantenimiento de la salud del suelo, pero hasta ahora no apreciamos cuán importantes son las bacterias depredadoras para estos ecosistemas", dijo Hungate, quien dirige el Centro de Ciencias y Sociedades de Ecosistemas de la NAU.
Para comprender qué y cuánto consumían las bacterias depredadoras, el equipo de investigación armó un panorama general utilizando docenas de datos más pequeños “instantáneas”:82 conjuntos de datos de 15 sitios en una variedad de ecosistemas. El equipo utilizó información sobre cómo se comportan las bacterias en el cultivo para categorizar las bacterias como depredadores obligados o facultativos. Alrededor del 7 por ciento de todas las bacterias en el metanálisis se identificaron como depredadores, y la mayoría de ellos eran facultativos u omnívoros.
Bacterias depredadoras obligadas como Bdellovibrionales y Vampirovibrionales creció un 36 por ciento más rápido y absorbió carbono un 211 por ciento más rápido que los no depredadores. Cuando el suelo recibió un impulso de carbono, las bacterias depredadoras lo usaron para crecer más rápido que otros tipos. Los investigadores también observaron estos efectos en las bacterias omnívoras, aunque las diferencias fueron menos profundas.
Todos los experimentos se realizaron utilizando una técnica de última generación llamada sondeo de isótopos estables cuantitativos, o qSIP. Los investigadores utilizaron isótopos etiquetados, que actúan un poco como hashtags moleculares, para rastrear quién está activo y absorbiendo nutrientes en el suelo. Al secuenciar el ADN en una muestra de suelo y buscar estas etiquetas, el equipo pudo ver quién estaba creciendo y comiéndose a quién a nivel de taxones bacterianos.
“Mientras analizaba mis datos, noté que Vampirovibrio estaba súper enriquecido. Ya sabemos Vampirovibrio es un depredador, me interesé en buscar otros posibles depredadores en mis otros datos”, dijo Brianna Finley, investigadora postdoctoral en la Universidad de California-Irvine y coautora del estudio. "El hecho de que podamos detectar estas señales realmente valida a qSIP como una herramienta".
Este video de 42 segundos describe cómo Vampirovibrio se adhiere a su presa y "chupa" los nutrientes de esta. Este comportamiento "parecido a un vampiro" le dio su nombre.
Los ecosistemas del suelo contienen más carbono del que se almacena en todas las plantas de la Tierra, por lo que comprender cómo se mueven el carbono y otros elementos entre los organismos del suelo es crucial para predecir el cambio climático futuro. Debido a que las bacterias son tan abundantes en el suelo, tienen un papel enorme en cómo se almacenan o se pierden los nutrientes, y aprender más sobre cómo las bacterias depredadoras actúan como "antibióticos" podría tener implicaciones terapéuticas en el futuro.
“Hasta ahora, las bacterias depredadoras no han sido parte de la historia del suelo”, dijo Hungate. “Pero este estudio sugiere que son personajes importantes que tienen un papel importante en la determinación del destino del carbono y otros elementos. Estos hallazgos nos motivan a profundizar en la depredación como proceso”.
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Además de Hungate, los otros autores de la NAU son Jane Marks, profesora del Departamento de Ciencias Biológicas; Egbert Schwartz, profesor del Departamento de Ciencias Biológicas; el asistente de investigación graduado Pete Chuckran, Paul Dijkstra, profesor de investigación en el Departamento de Ciencias Biológicas; la estudiante de posgrado Megan Foley; Michaela Hayer, investigadora asociada de Ecoss; Ben Koch, científico investigador sénior de Ecoss; Michelle Mack, profesora del Departamento de Ciencias Biológicas; Rebecca Mau, investigadora asociada, Instituto de Patógenos y Microbiomas; Samantha Miller, investigadora asociada de Ecoss; Jeff Propster, asistente de investigación de Ecoss; la asistente de investigación graduada Alicia Purcell; y el ex investigador de la NAU Bram Stone.
La investigación fue apoyada por el Programa de Ciencias Genómicas de la Oficina de Investigación Biológica y Ambiental del Departamento de Energía y un premio Lawrence Fellow del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
